单片机与PC通讯

1、Structure and function of the MCS-51 series单片机原理与应用课程设计单片机与PC机通讯及动态显示1、摘要：在单片机的应用中，单片机的通讯是不可缺少的一部分。单片机的通讯分为 并行通信和串行通信。并行通信时，数据的个位同时传送。具优点是传送速度快； 缺点是数据有多少位就需要多少根数据线，在长距离传输中，传输线过多是不经 济的，并使系统的抗干扰能力降低。串行通信时，数据的个位按照一定的顺序逐 位分时传送。它的突出优点是只需要一对数据线， 大大的降低了网络成本，特别 适用于远距离通信。其缺点就是通信速度较低。相比之下，并行通信虽然传输效 率高，但是所需要设备

2、复杂，远距离通信成本太高，所以其只适用于实时性较强， 传输速率要求较高的设备中。而串行通信则相对需要设备简单， 成本低廉，适合 远距离传输通信，所以已经被广泛应用于各工业控制系统中。在此系统设计报告 中，硬件方面包括单片机供电稳压系统、单片机基础介绍、MAX232芯片介绍、数码管的动态显示介绍、硬件的连线等。软件方面包括了程序框图、程序流程图、 C语言的最后程序。关键词：串行通信动态显示中断2、简介系统功能：在PC机上输入00FF的十六进制数据，通过用行口发送 至单片机，单片机接收之后用中断系统控制两个八位数码管动态显示出来。且将数据回发至PC机，以确定单片机系统接收数据是否正确。本系统基于A

3、T89S52单片机开发，其中数码管的片选信号由P2 口控制，各段的显示由P0 口控制。所 有器件集中在锐志开发板上，有串行总线经 US琏接至PC机上。3、系统硬件说明3.1单片机各引脚分布及其简要介绍(1) P0 口：是八位双向三态I/O 口。在访问外部存储器时可 以做低八位地址线和八位数据线。没有接上拉电阻。(2) P1 口：内部带有上拉电阻的八位双向三态I/O 口。能接 收低八位地址，(3) P2 口：内部带有上拉电阻的八位双向三态I/O 口。访问 外部存储器的时候可以送出高八位地址。(4) P3 口：内部带有上拉电阻的八位双向三态I/O 口。有第 二功能。P3.0 RXD用行输入口P3.

4、1 TXD用行输出口.0123 45.6.7p p p p p p p pRST/VPD RXD P3 0 TXD P3 JP3.2 P33r P34 P3 5P3 6 P37INTI TOIL WR 'RDXTAL2 - XTALIvssJ3736353332 3J3029282726252423222hAy VrynP3.2 /INTOP3.3 /INT1P3.4 T0P3.5 T1P3.6 /WRP3.7 /RD外部中断0外部中断1定时计数器0定时计数1外部数据存储器写选通外部数据存储器读选通(5) Vcc和Vss分别是+5V电源和地(6) XTAL1和XTAL2外接晶振引脚(7

5、) RESET复位引脚(8) EA内部外部存储器选通信号(9) ALE实现数据和地址的分离(10) /PSEN外部程序存储器读选通信号3.2 单片机内部结构图从下图可知，它主要由8个部件通过片内总线连接而成。部件有中央处理器(CPU、数据存储器(RAM、程序存储器(ROM/EPRQM并行输入/输出口、用行口、定时/计数器、中断系统及特殊功能寄存器。程序存功能寄存器(SFR中断系统3.3 本设计中所用特殊功能寄存器介绍3.3.1 TMODGATAC/TM1M0GATAC/TM1M0(1) GATA门空位。是定时控制器的开启与外部中断和单片机内部开启结合起来。(2) C/T:为0时，是定时器。为1

6、时，是计数器(3) M0ffi M1:用来选择工作方式。3.3.2 TCONTF1TR1TF0TR0IE1IT1IE0IT0(1) TF1和TF0:定时计数器0和1的溢出标志位。 TR1和TRQ 定时计数器0和1的开启位。(3) 其中低四位与中断系统的外部中断有关。本设计中不涉及3.3.3 SCONSM0SM1SM2RENTB8RB8TIRI(1) SM0ffi SM1:用来确定串行都得工作模式。(2) SM2:用于多机通信，本设计中不涉及。(3) TB8和RB8 本设计中不涉及；(4) TI:发送数据标志位。表示发送缓冲器以空(5) RI:接收数据标志位。表示接收缓冲器已满3.3.4 PCO

7、N该寄存器的SMO曲是波特率倍增位。3.4 MAX232B片介绍3.4.1 MAX232引脚介绍（1）第一部分是电荷泵电路。由1、2、3、4、5、6脚和4只电容构成。功 能是产生+12v和-12v两个电源，提供给RS-232串口电平的需要。（2）第二部分是数据转换通道。由7、8、9、10、11、12、13、14脚构成两 个数据通道。其中 13 脚（R1IN）、12 脚（R1OU T、11 脚（T1IN）、14 脚（T1OUT 为 第一数据通道。（3）8 脚（R2IN）、9脚（R2OUT、10 脚（T2IN）、7 脚（T2OUT 为第二数 据通道。（4）TTL/CMO漱据从 T1IN、T2IN

8、输入转换成 RS-232数据从 T1OUT T2OUT 送到电脑DB所头；DB9f头的RS-232数据从R1IN、R2IN输入转换成TTL/CMOS 数据后从R1OUT R2OUT俞出。m匚v+ rrci- 3Jg Vcc国NDMAX应£MAX232E13 RI IN12 用 OUTV叵P2OJ1 pj-r TUN10 RIN14 T1CAJT页脚内容10WIN 9g R2OUJ(5)第三部分是供电。15脚GND 16脚VCC(+5v)。3.4.2 主要特点:(1)符合所有的RS-232C技术标准(2)只需要单一 +5V电源供电(3)片载电荷泵具有升压、电压极性反转能力，能够产生+1

9、0V和-10V电压V+、V-(4)功耗低，典型供电电流5mA(5)内部集成2个RS-232C驱动器(6)高集成度，片外最低只需4个电容即可工作。3.4.3 RX232简单应用电路用y INPUT1641CVTO -KVC2- HOLT垢E IMmRIERi-SyJ口I jSkHL'CMiJS0 INPUTSRS-232INPUTSTOV :C4 1 ；CU明兀+5¥ TOC1- VOLTAGE MUELERC2S400k T2|h+5VTliN1TTLLMOSINPUTSGNU15'L OUTPUTST2Q5WIN（电容器应选择1仙F的电解电容。在使用过程中本人曾用过

10、10仙F的代替。）注意，由于RS232电平较高，在接通时产生的瞬时电涌非常高，很有 可能击毁max232所以在使用中应尽量避免热插拔。3.5八段数码管介绍3.5.1 LED 的分类八段LED数码管根据LED的接法不同分为共阴和共阳两类。按发光二极管单元连接方式分为共阳极数码管和共阴极数码管。共阳数码管是指将所有发光二极管的阳极接到一起形成公共阳极（COM）勺数码管，共阳数码管在应用时应将公共极COMS到+5V,当某一字段发光二极管的阴极为低电平时， 相应字段就点亮，当某一字段的阴极为高电平时，相应字段就不亮。（COM为数共阴数码管是指将所有发光二极管的阴极接到一起形成公共阴极码管，共阴数码管在

11、应用时应将公共极 COMg到地线GNDt,当某一字段发光二 极管的阳极为高电平时，相应字段就点亮，当某一字段的阳极为低电平时，相应 字段就不亮。3.5.2 LED的封装led数码管(LED Segment Displays )是由多个发光二极管封装在一起组成“8”字型的器件，引线已在内部连接完成，只需引出它们的各个笔划，公共电极。led数码管常用段数一般为7段有的另加一个小数点。数码管各段定义如图3.5.3 LED数码管的驱动方式(1)静态显示驱动静态驱动也称直流驱动。静态驱动是指每个数码管的每一个段码都由一 个单片机的I/O端口进行驱动，或者使用如 BCM二-十进制译码器译码进行驱 动。静态

12、驱动的优点是编程简单，显示亮度高，缺点是占用 I/O端口多，如驱动 5个数码管静态显示则需要 5X 8=40根I/O端口来驱动，而一个89S52单片机可 用的I/O端口才32个呢，实际应用时必须增加译码驱动器进行驱动，增加了硬 件电路的复杂性。(2)动态显示驱动数码管动态显示接口是单片机中应用最为广泛的一种显示方式之一， 动态驱 动是将所有数码管的8个显示笔划"a,b,c,d,e,f,g,dp” 的同名端连在一起，另外 为每个数码管的公共极COM曾加位选通控制电路，位选通由各自独立的I/O线控 制，当单片机输出字形码时，所有数码管都接收到相同的字形码， 但究竟是那个数码管会显示出字形

13、，取决于单片机对位选通 CO阊电路的控制，所以我们只要 将需要显示的数码管的选通控制打开， 该位就显示出字形，没有选通的数码管就 不会亮。通过分时轮流控制各个数码管的的 COMS,就使各个数码管轮流受控显 示，这就是动态驱动。在轮流显示过程中，每位数码管的点亮时间为12m6由于人的视觉暂留现象及发光二极管的余辉效应， 尽管实际上各位数码管并非同 时点亮，但只要扫描的速度足够快，给人的印象就是一组稳定的显示数据， 不会 有闪烁感，动态显示的效果和静态显示是一样的， 能够节省大量的I/O端口，而 且功耗更低。4模块设计4.1 电源模块系统供电电源模块电网电压为220V交流电，我们自制了直流稳压电源

14、为系 统供电。采取三端可调式稳压器 LM系列作稳压部分制作普通的正压稳压直流电 源，对电路的数字部分和模拟部分共同供电。+Uo220v 50Hz)4.2 控制模块选用AT89S52单片机，它是八位微处理器，集成度高，可靠性高。可用汇编 语言和C语言编程。Structure and function of the MCS-51 seriesP1.0 1P1.1 2P1.2 3P1.3 4VCC S1R1C3 10uR310KP1.4 5P1.5 6P1.6 7P1.7 8101112131415161720Y2M| C1-30PC2 30P1819P10VCCP11P00P12P01P13P02

15、P14P03P15P04,P16P05P17P06P07RESETEAP30/RXD, P31/TXDale/PP32P33PSENP34P35P27P36P26P37P25P24X2P23X1P22P21 VssP20U1363130AT89C5135343332VCC40347K*4 P0.11 P0.2一P0.3P0.4VCCT28P2.727P2.626P2.525P2.42423P2.222P2.121P2.029S2S3S4（上图为单片机最小系统）该最小系统由按键复位RESETS路、晶体振荡电路以及I/O接口电路组成 复位的实现通常用2种方式：开机上电复位和外部手动复位，本设计 用

16、的是外部手动复位。电路图2.5如下：Vet.11 n V（xi 10uFt-千二一=> R£TIl S.2K4系统设计数码管的显示模块框图说明：主程序模块循环检测用行口接收标志位是否为1,即是否有新的数据输入。检测到有新的数据输入之后，将数据送至中断模块，由中断控制，分别取数 据的高位和低位在两个八段数码管上显示。在单片机接收到数据的同时，将所接收的数据回发至PC机上，使数据发 送者确定单片机接收数据的正确性。4.2程序流程图主程序开始页脚内容16定时务程器0中断服序定时器0中断入口4.4 C语言程序及其解释#include<reg52.h>#define ucha

17、r unsigned char#define uint unsigned int/以上是52系列单片机的头文件和预定义字符uchar i,j,t,txd,flag;ucharcodes816=0xc0,0xf9,0xa4,0xb0,0x99,0x92,0x82,0xf8,0x80,0x90,0x88,0x83,0 xc6,0xa1,0x86,0x8e;void send_char(uchar txd);void time0();/变量的定义、数码管段码表的输入、函数的声明void main() TMOD=0x21;TH1=TL1=0xfd;TH0=(65536-1000)/256;TL0=(6

18、5536-1000)%256;/定时计数器的初始化和其初值的设定SCON=0x50;PCON=0x00;/串行口的初始化EA=1;ET0=1;TR1=TR0=1;/中断的开启flag=0x00;while(1)if(RI=1)RI=0;/验证是否有数据自PC输入t=SBUF;send_char/将数据发送回PC机的函数void send_char(uchar txd)SBUF=txd;while(!TI);TI=0;void time0() interrupt 1/使数据在两位数码管上动态显示的中断函数TH0=(65536-1000)/256;TL0=(65536-1000)%256;i=t%16;j=t/16;switch(flag) case 0x00:P0=s8j; P2=0xfe;flag+;break;case 0x01:P0=s8i; P2=0xfd;flag=0;break;该程序用Keil uVision3软件编译成功，且借助用口大师软件成功运行，并 且能达到预期效果，即输入 00FF之间的十六位进制数可以在数码管上得到 显示，并且PC机上可以接受单片机接受的数据。y4 设计总结在系统设计的全过程中我们遵循了以下设计原则， 使我们的方案系统化、清 晰易懂、可靠性高、可维护性好。总结如下：(1)正确性和完备性原则：我们在每“级”的设计完成后，都进行反复的 过细检查，